等離子快速成形TiC增強(qiáng)高溫合金基復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、等離子快速成形技術(shù)可以直接成形形狀復(fù)雜的金屬原型或零件，可用于金屬或梯度材料的快速成形與零部件的表面修復(fù)，是低成本直接快速成形制造金屬結(jié)構(gòu)件的有效途徑。Inconel718因其在650℃以內(nèi)的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位，且具有良好的抗疲勞、抗氧化、耐腐蝕和長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性而得到廣泛的應(yīng)用。TiC因其熔點(diǎn)高、彈性模量高、硬度高、耐磨性好與高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而常被用作耐磨復(fù)合材料的增強(qiáng)相。
　　本文分別以純Inconel718粉末與I

2、nconel718-23.5Ti-14.5鎳包石墨(wt.％）、Inconel718-29.5Ti-20.5鎳包石墨(wt.％)和Inconel718-37.5Ti-26.5鎳包石墨（wt.％）三種混合粉末為原料，利用等離子熔化沉積快速成形技術(shù)制備了TiC為高溫耐磨增強(qiáng)相、以主要組成相為γ"-Ni3Nb和固溶了大量合金元素的過(guò)飽和鎳基固溶體的Inconel718鎳基高溫合金為基體的高溫耐磨復(fù)合材料。
　　利用XRD、OM、SEM、

3、EDS等手段分析了快速成形Inconel718試樣與復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)與相組成。結(jié)果表明:等離子快速成形Inconel718試樣組成相為γ"-Ni3Nb和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體;三種復(fù)合材料的組成相為TiC、γ"-Ni3Nb和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體。復(fù)合材料組織細(xì)小且致密，γ"-Ni3Nb依附于TiC初生相析出，并逐漸包覆初生TiC相。熱處理制度對(duì)Inconel718試樣與復(fù)合材料組織影響有所不同，Inconel718試樣經(jīng)固溶+時(shí)

4、效處理促進(jìn)了其γ"-Ni3Nb相的析出，直接時(shí)效處理則不然，而兩種熱處理工藝對(duì)復(fù)合材料中γ"-Ni3Nb相影響各不相同，但均導(dǎo)致復(fù)合材料發(fā)生組織粗化與析出相聚集連續(xù)的現(xiàn)象。
　　利用顯微硬度儀測(cè)試了復(fù)合材料的顯微硬度，結(jié)果表明復(fù)合材料硬度隨TiC含量的增加而上升。利用銷-盤式常溫磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了復(fù)合材料的常溫干滑動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明在常溫干滑動(dòng)磨損條件下，Inconel718試樣常溫耐磨性能較差，固溶+時(shí)效處理使其常溫耐磨性能

5、有所提高，而復(fù)合材料由TiC起抗磨骨干作用，常溫耐磨性能隨TiC含量的增加而上升，兩種熱處理工藝因?qū)?fù)合材料組織的影響均不利于了復(fù)合材料的常溫耐磨性能。利用球-盤式高溫磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了復(fù)合材料的高溫干滑動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明在高溫干滑動(dòng)磨損條件下，Inconel718試樣磨損表面由于氧化磨損與磨粒磨損的共同作用，氧化膜遭接觸應(yīng)力破壞導(dǎo)致材料內(nèi)部進(jìn)一步發(fā)生氧化，并出現(xiàn)氧化膜剝落與轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，而復(fù)合材料由于TiC耐磨增強(qiáng)相的引入，有效抵抗

6、了接觸應(yīng)力所導(dǎo)致的磨粒磨損狀況，并得以抑制材料內(nèi)部的進(jìn)一步氧化，使復(fù)合材料相較于Inconel718高溫合金具有較低的摩擦系數(shù)和磨損率，而過(guò)高的TiC含量不利于復(fù)合材料的抗載荷敏感性，因而適當(dāng)?shù)腡iC耐磨增強(qiáng)相與Inconel718高溫合金基體含量可使復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的高溫耐磨性能，其中以Inconel718-29.5Ti-20.5鎳包石墨（wt.％）成分粉末為原料制備的復(fù)合材料具有最好的高溫耐磨性能，應(yīng)可用于高接觸應(yīng)力條件下的高溫強(qiáng)